JP2017509789A - 穴広げ性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[関係式1]
B(%)={BA/(FA+MA+BA)}×100
(ここで、FA:フェライトの占有面積、BA:ベイナイトの占有面積、MA:マルテンサイトの占有面積を示す。)
[関係式1]
B(%)={BA/(FA+MA+BA)}×100
(ここで、FA:フェライトの占有面積、BA:ベイナイトの占有面積、MA:マルテンサイトの占有面積を示す。)
炭素(C)は複合組織を有する鋼板の製造に重要な成分であって、2相組織のうちの一つであるマルテンサイトを形成させて強度を確保するのに有利な元素である。通常、Cの含量が増加するほど、マルテンサイトの形成が容易で、複合組織鋼の製造に有利であるが、意図する強度及び降伏比(YS/TS)を制御するためには、適正水準の含量に制御する必要がある。
マンガン(Mn)は複合組織を有する鋼板において硬化能を向上させる元素で、特にマルテンサイトを形成するのに重要な元素である。既存の固溶強化鋼では、固溶強化効果により強度上昇に有効で、鋼中に不可避に添加されるSをMnSとして析出させて、熱間圧延時のSによる板破断の発生及び高温脆化現象を抑制させる重要な役割を果たす。
クロム(Cr)は上述したMnと類似する特性を有するもので、鋼の硬化能を向上させ、高強度を確保するために添加される元素である。このようなCrはマルテンサイトの形成に有効で、熱間圧延過程でCr23C6のような粗大なCr系炭化物を形成して鋼中の固溶C量を適正水準以下に析出させることにより、降伏点伸び(YP−El)の発生を抑制するため、降伏比の低い複合組織鋼の製造に有利な元素である。また、強度上昇に対する伸び率の低下を最小化して高延性を有する複合組織鋼の製造にも有利である。
通常、シリコン(Si)は、焼鈍冷却時に残留オーステナイトを適正水準形成させて伸び率の向上に大きく寄与する元素であるが、Cの含量が0.6%程度に高いときにその特性を発揮する。また、上記Siは固溶強化効果により鋼の強度を向上させる役割をするが、適正水準以上では溶融亜鉛めっき鋼板の表面特性を向上させると知られている。
鋼中のリン(P)は成形性を大きく害することなく強度を確保するのに最も有利な元素であるが、過剰に添加すると、脆性破壊の発生の可能性が大きく増加して、熱間圧延中にスラブの板破断が発生する可能性が増加し、めっき表面特性を阻害する元素として作用する問題がある。
硫黄(S)は鋼中の不純物元素で、不可避に添加される元素であり、できる限り低く管理することが重要である。特に、鋼中のSは赤熱脆性の発生の可能性を上げるため、その含量を0.01%以下に制御することが好ましい。但し、製造過程中に不可避に添加される量を考慮して0%は除く。
窒素(N)は鋼中の不純物元素で、不可避に添加される元素である。このようなNはできる限り低く管理することが重要であるが、そのためには鋼の精錬費用が急激に上昇するという問題があるため、操業条件が可能な範囲である0.01%以下に制御することが好ましい。但し、不可避に添加される量を考慮して0%は除く。
酸可溶アルミニウム(sol.Al)は、鋼の粒度微細化と脱酸のために添加される元素で、その含量が0.02%未満では、通常の安定した状態でアルミニウムキルド(Al killed)鋼を製造することができず、その含量が0.06%を超えると、結晶粒の微細化効果により強度の上昇には有利であるが、製鋼連鋳時に介在物が過度に形成されて溶融亜鉛めっき鋼板の表面不良が発生する可能性が高くなるだけでなく、製造原価が上昇する問題がある。従って、本発明では、sol.Alの含量を0.02〜0.06%に制御することが好ましい。
モリブデン(Mo)は、オーステナイトのパーライトへの変態を遅延させるとともに、フェライトの微細化及び強度向上のために添加する元素である。このようなMoは、鋼の硬化能を向上させ、マルテンサイトを結晶粒界(grainboundary)に微細に形成させて降伏比を制御することができる。但し、高価の元素であり、その含量が高くなるほど、製造上不利になるため、その含量を適切に制御することが好ましい。
鋼中のボロン(B)は、Pの添加による二次加工脆性を防止するために添加する元素である。このようなBの含量が0.003%を超えると、伸び率が低下する問題があるため、上記Bの含量を0.003%以下に制御する。このとき、不可避に添加される量を考慮して0%は除く。
B(%)={BA/(FA+MA+BA)}×100
(ここで、FA:フェライトの占有面積、BA:ベイナイトの占有面積、MA:マルテンサイトの占有面積を示す。)
Ar3=910−310*C−80*Mn−20*Cu−15*Cr−55*Ni−80*Mo
(ここで、Ar3:理論式の温度)
Ms(℃)=539−423C−30.4Mn−12.1Cr−17.7Ni−7.5Mo
(ここで、Ms:M相生成の理論式温度)
下記表1に示された鋼の組成成分を有する鋼スラブを設けた後、下記表2のような製造工程を利用して溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。下記表1における発明鋼1〜2及び4〜5は合金化溶融亜鉛鋼板(GA)の製造のために用いられ、発明鋼3と6は溶融亜鉛めっき鋼板(GI)の製造のために用いられた。また、下記表1における比較鋼1〜2はともに合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)の製造のために用いた。
Claims (12)
- 素地鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層が形成されている溶融亜鉛めっき鋼板であって、
前記素地鋼板は、
重量%で、炭素(C):0.02〜0.08%、マンガン(Mn):1.3〜2.1%、シリコン(Si):0.3%以下(0%を除く)、クロム(Cr):1.0%以下(0%は除く)、リン(P):0.1%以下(0%を除く)、硫黄(S):0.01%以下(0%を除く)、窒素(N):0.01%以下(0%を除く)、アルミニウム(sol.Al):0.02〜0.06%、モリブデン(Mo):0.2%以下(0%を除く)、ボロン(B):0.003%以下(0%を除く)、残部Fe及びその他不可避な不純物からなり、
当該素地鋼板の微細組織は面積%で90%以上のフェライト、残部マルテンサイト及び下記関係式1によって定義される3%以下のベイナイトからなり、
素地鋼板の表層部の平均10μm以内の基地組織内のC+Mn濃度(a)と素地鋼板の厚さ1/4t地点の基地組織内のC+Mn濃度(b)との比率(a/b)が0.7以下である、穴広げ性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板。
[関係式1]
B(%)={BA/(FA+MA+BA)}×100
(ここで、FA:フェライトの占有面積、BA:ベイナイトの占有面積、MA:マルテンサイトの占有面積を示す。) - 前記素地鋼板の表層部の平均10μm以内の基地組織におけるマルテンサイトの面積率(c)と素地鋼板の厚さ1/4t地点のマルテンサイトの面積率(d)との比率(c/d)が0.8以下であることを特徴とする、請求項1に記載の穴広げ性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板。
- 前記素地鋼板の表層部の平均10μm以内のマルテンサイト相内のC+Mnの濃度(e)と素地鋼板の厚さ1/4t地点のマルテンサイト相内のC+Mnの濃度(f)との比率(e/f)が0.95以下であることを特徴とする、請求項1に記載の穴広げ性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板。
- 前記素地鋼板の表層部の平均10μm以内のフェライト結晶粒の大きさ(g)と素地鋼板の厚さ1/4t地点のフェライト結晶粒の大きさ(h)との比率(g/h)が1.2以上であることを特徴とする、請求項1に記載の穴広げ性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板。
- 請求項1から4に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の溶融亜鉛めっき層を合金化処理することにより製造される穴広げ性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
- 重量%で、炭素(C):0.02〜0.08%、マンガン(Mn):1.3〜2.1%、シリコン(Si):0.3%以下(0%を除く)、クロム(Cr):1.0%以下(0%を除く)、リン(P):0.1%以下(0%を除く)、硫黄(S):0.01%以下(0%を除く)、窒素(N):0.01%以下(0%を除く)、アルミニウム(sol.Al):0.02〜0.06%、モリブデン(Mo):0.2%以下(0%を除く)、ボロン(B):0.003%以下(0%を除く)、残部Fe及びその他不可避な不純物を含む鋼の組成成分を有する鋼スラブを設けた後、これを再加熱する工程と、
前記再加熱した鋼スラブをAr3+50℃〜950℃の温度範囲で仕上げ熱間圧延した後、450〜700℃で巻取する工程と、
前記巻取した熱延鋼板を40〜80%の圧下率で冷間圧延し、その後、炉内雰囲気中の水素分圧の対数log(PH2O/PH2)を−4.0≦log(PH2O/PH2)≦−2.0に制御しながら、前記冷延鋼板を560℃〜680℃の温度範囲まで4℃/s以上の平均昇温速度で1次昇温してから、760℃〜850℃の温度範囲まで2℃/s以下の平均昇温速度で2次昇温する連続焼鈍する工程と、
前記連続焼鈍した鋼板を630〜670℃の温度範囲まで2〜8℃/sの平均冷却速度で1次冷却してから、Ms+20℃〜Ms+50℃の温度範囲まで3〜10℃/sの平均冷却速度で2次冷却する工程と、
前記2次冷却した鋼板を440〜480℃の温度範囲で溶融亜鉛めっき処理した後、Ms−100℃以下の温度まで4℃/s以上の平均冷却速度で冷却する工程と、を含む、穴広げ性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 前記溶融亜鉛めっき鋼板をなす素地鋼板は、その微細組織が面積%で90%以上のフェライトと、残部のマルテンサイト及び下記関係式1によって定義される3%以下のベイナイトからなり、その表層部の平均10μm以内の基地組織内のC+Mn濃度(a)と素地鋼板の厚さ1/4t地点の基地組織内のC+Mn濃度(b)との比率(a/b)が0.7以下であることを特徴とする、請求項6に記載の穴広げ性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
[関係式1]
B(%)={BA/(FA+MA+BA)}×100
(ここで、FA:フェライトの占有面積、BA:ベイナイトの占有面積、MA:マルテンサイトの占有面積を示す。) - 前記溶融亜鉛めっき鋼板をなす素地鋼板は、その表層部の平均10μm以内の基地組織におけるマルテンサイトの面積率(c)と素地鋼板の厚さ1/4t地点のマルテンサイトの面積率(d)との比率(c/d)が0.8以下であることを特徴とする、請求項6に記載の穴広げ性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記溶融亜鉛めっき鋼板をなす素地鋼板は、その表層部の平均10μm以内のマルテンサイト相内のC+Mnの濃度(e)と素地鋼板の厚さ1/4t地点のマルテンサイト相内のC+Mnの濃度(f)との比率(e/f)が0.95以下であることを特徴とする、請求項6に記載の穴広げ性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記溶融亜鉛めっき鋼板をなす素地鋼板は、その表層部の平均10μm以内のフェライト結晶粒の大きさ(g)と素地鋼板の厚さ1/4t地点のフェライト結晶粒の大きさ(h)との比率(g/h)が1.2以上であることを特徴とする、請求項6に記載の穴広げ性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記水素分圧の対数log(PH2O/PH2)が−3.0≦log(PH2O/PH2)≦−2.5を満たすことを特徴とする、請求項6に記載の穴広げ性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 前記溶融亜鉛めっき処理した後、合金化熱処理を行う工程を含む、請求項6から11のいずれか1項に記載の穴広げ性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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